AT511627B1 - Vorrichtung zum halten eines flächigen substrats - Google Patents

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AT511627B1
AT511627B1 ATA969/2011A AT9692011A AT511627B1 AT 511627 B1 AT511627 B1 AT 511627B1 AT 9692011 A AT9692011 A AT 9692011A AT 511627 B1 AT511627 B1 AT 511627B1
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Abstract

Es wird eine Vorrichtung (1) zum Halten eines flächigen Substrats (4), insbesondere für einen Wafer und/oder eWLB, mit einer für das Substrat (4) eine Auflagefläche (3) ausbildende Auflage (2), die wenigstens eine im Bereich der Auflagefläche (3) für das Substrat (4) vorgesehene erste Ausnehmung (5) aufweist, und mit wenigstens einem mit dieser Ausnehmung (5) strömungsverbundenen Haltemittel (13) zur Befestigung des Substrats (4) an der Vorrichtung (1) mit Hilfe eines zwischen Auflage (2) und Substrat (4) erzeugten Unterdrucks gezeigt. Um eine Vielzahl an unterschiedlich geometrisch verlaufenden Substraten greifen zu können, wird vorgeschlagen, dass die Auflage (2) wenigstens eine zweite Ausnehmung (6) mit einer elastischen Dichtung (7) aufweist, die von einer dem Rand (8) der zweiten Ausnehmung (6) vorstehenden in eine gegenüber dem Rand (8) der zweiten Ausnehmung (6) zurückgezogenen bzw. höchsten mit diesem übereinstimmenden Lage (9, 10) bewegbar ausgebildet ist und die mit der ersten Ausnehmung (5) zum vollflächigen Ansaugen des Substrats (4) an die Auflage (2) zusammenwirkt.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Halten eines flächigen Substrats, insbeson¬dere für einen Wafer und/oder eWLB, mit einer für das Substrat eine Auflagefläche ausbildendeAuflage, die wenigstens eine im Bereich der Auflagefläche für das Substrat vorgesehene ersteAusnehmung aufweist, und mit wenigstens einem mit dieser Ausnehmung strömungsverbunde¬nen Haltemittel zur Befestigung des Substrats an der Vorrichtung mit Hilfe eines zwischenAuflage und Substrat erzeugten Unterdrucks.
[0002] Aus dem Stand der Technik sind „Vakuum Chuck“ bzw. Halterungen für Wafer bzw.andere Substrate bekannt (US2010/0013169A1), die diese mit Hilfe von Unterdrück bindenbzw. an deren Auflage festhalten. Oftmals erfüllen diese auch die Aufgabe, die Substrate ineine plane Erstreckung zu ziehen. Zu diesem Zweck weist die Auflagefläche der Auflage Aus¬nehmungen auf, die zur Erzeugung eines Unterdrucks mit Haltemitteln strömungsverbundensind. Damit können verzogene Substrate plan gezogen werden - vergleichsweise stark verzo¬gene Substrate werden zusätzlich mit Druckluft beaufschlagt, um diese auf die Auflagefläche zudrücken und damit ein vollflächiges Ansaugen der Substrate an die Halterung zu ermöglichen.Derartige Druckluftkonstruktionen sind konstruktiv aufwendig und weisen außerdem ein erhöh¬tes Risiko für Verunreinigung der druckluftbeaufschlagten Substratoberfläche auf, was nachtei¬lig zu einer Beschädigung der Wafer bzw. eWLB („Embedded Wafer Level Ball Grid Array“)führen kann.
[0003] Des Weiteren sind Saugnapfe zum Halten von Wafern bekannt (US6517130B1), die ineiner Ausnehmung einer eine Auflagefläche ausbildenden Auflage gelagert sind.
[0004] Diese Saugnapfe sind an einer Unterdruckquelle angeschlossen und können sich mitIhrer Napfdichtung unter den Rand der Auflagefläche zurückziehen.
[0005] Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung zum Halten einesflächigen Substrats der eingangs geschilderten Art derart auf konstruktiv einfache Weise zuverbessern, dass damit vergleichsweise stark verzogene Substrate in eine bestimmte Formgebracht werden können und dabei trotzdem die Gefahr der Beschädigung der Substrate kleinbleibt.
[0006] Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass die Auflage wenigstens einezweite Ausnehmung mit einer elastischen Dichtung aufweist, die von einer dem Rand der zwei¬ten Ausnehmung vorstehenden in eine gegenüber dem Rand der zweiten Ausnehmung zurück¬gezogenen bzw. höchsten mit diesem übereinstimmenden Lage bewegbar ausgebildet ist unddie mit der ersten Ausnehmung zum vollflächigen Ansaugen des Substrats an die Auflagezusammenwirkt.
[0007] Weist die Auflage wenigstens eine zweite Ausnehmung mit einer elastischen Dichtungaufweist, die von einer dem Rand der zweiten Ausnehmung vorstehenden in eine gegenüberdem Rand der zweiten Ausnehmung zurückgezogenen bzw. höchsten mit diesem übereinstim¬menden Lage bewegbar ausgebildet ist und die mit der ersten Ausnehmung zum vollflächigenAnsaugen des Substrats an die Auflage zusammenwirkt, dann kann nicht nur die Gefahr einerBeschädigung des Substrats durch eine eventuelle punktuelle Verformung des Substrats imBereich der Dichtung gering gehalten werden, weil sich die Dichtung unter die Auflageflächebzw. den Rand der Ausnehmung zurückziehen kann, wenn das Substrat durch Unterdrück andie Auflagefläche angezogen wird. Außerdem kann durch die vorstehende Dichtung auch einvergleichsweise stark von der gewünschten geometrischen Form abweichendes Substrats vonder Vorrichtung bzw. Halterung aufgenommen und ausreichend festgehalten werden. Die Dich¬tung kann nämlich Abstände zwischen Auflagefläche und Substrat ausgleichen bzw. überbrü¬cken und so für einen gasdichten Abschluss sorgen. Selbst vergleichsweise starke Durchbie¬gungen (Bow), Welligkeiten (Warp), abweichende Ebenheiten (Flattness) und/oder Dickenab¬weichungen (Total Thickness Variation) am Substrat sind dadurch ausgleichbar, wodurch einsicherer Halt des Substrats an der Vorrichtung gewährleistet werden kann. Hinzu kommt, dass
Starke geometrische Abweichungen auch ein vollflächiges Ansaugen des Substrats an dieAuflage nicht behindern können, so dass jegliche Substrate standfest in eine gewünschte,durch die Auflage vorbestimmte Erstreckung gebracht werden können. Die Vorrichtung kannsich daher insbesondere gegenüber dem Stand der Technik dadurch auszeichnen, dass aufkonstruktiv einfacher Weise eine vergleichsweise hohe geometrische Toleranzfähigkeit mit einerverminderten Beschädigungsgefahr an der empfindlichen Substratseite genutzt werden kannund es trotzdem möglich ist, Substrate in eine gewünschte Form zu bringen bzw. zu richten,was beispielsweise ein Planziehen und/oder auch ein Ausrichten sein kann. Dies kann insbe¬sondere bei verzogenen bzw. verbogenen Substraten vergleichsweise vorteilhaft sein.
[0008] Konstruktive Einfachheit kann sich ergeben, wenn die elastische Dichtung durch dasSubstrat passiv bewegbar ausgebildet ist, zumal die Bewegungskräfte zum Abtauchen derDichtung in eine für die Form des Substrats störungsfreie Lage mit Hilfe des Ansaugens desSubstrats miterzeugt werden können.
[0009] Besonders günstige Verhältnisse zum Befestigen des Substrats an der Vorrichtungkönnen sich ergeben, wenn die Dichtung im Wesentlichen die Unterdrück aufweisende ersteAusnehmung der Auflage umfasst. Ebenso kann dadurch die Toleranz der Vorrichtung gegen¬über verformte, zum Beispiel verzogene bzw. verbogene, Substrate erhöht werden, da vergrö¬ßerte Dichtflächen mit dem Substrat einen erweiterten gasdichten Anschluss ausbilden können.Umfasst die Dichtung die Ausnehmung zum Ansaugen des Substrats vollständig, dann kann eingeschlossener Saugbereich ermöglicht werden, so dass selbst bei vergleichsweise stark ver¬formten Substraten mit verminderten Druckverhältnissen eine sichere Befestigung möglichwerden kann. Die Vorrichtung ist daher nicht nur besonders standfest gegenüber Abweichun¬gen in der Geometrie des Substrats sondern kann auch mit verminderten Belastungen Beschä¬digungen am Substrat vermeiden.
[0010] Die Toleranz gegenüber geometrischen Abweichungen am Substrat kann noch weitererhöht werden, wenn die zweite Ausnehmung für die Dichtung die Auflagefläche in zwei Aufla¬geflächenanteile trennt.
[0011] Schließt die zweite Ausnehmung für die Dichtung an ein randseitiges Auflageflächenan¬teil an, so kann das Substrat bis in seinen Randbereich in eine gewünschte Form gebrachtwerden. Vergleichsweise große Verbiegungen bzw. Verwerfungen, die insbesondere in denRandbereichen des Substrats zu Handhabungsproblemen führen können, sind so ausgleichbar.
[0012] Einfache Konstruktionsverhältnisse können sich ergeben, wenn die Dichtung abweisen¬de zweite Ausnehmung und mindestens eine mit dem Haltemittel strömungsverbundene ersteAusnehmung konzentrisch verlaufen. Außerdem ist die Herstellung einer derartigen Vorrichtungvergleichsweise einfach durchführbar, so dass eine kostengünstige Vorrichtung geschaffenwerden kann.
[0013] Ist die Dichtung als Schlauchdichtung ausgeführt, dann kann außerdem die Verformbar¬keit der Dichtung ausgenützt werden, um für eine geringe Belastung des Substrats zu sorgen.Außerdem können damit die Abmessungen der Ausnehmung für die Dichtung gering gehaltenund damit ein Kostenvorteil in der Herstellung ermöglicht werden.
[0014] Um vergleichsweise große Substrate samt deren Verwerfungen sicher an der Vorrich¬tung zu befestigen bzw. deren geometrischen Abweichungen zu kompensieren, kann die Aufla¬ge mehrere, die Auflage in mehrere Auflageflächenanteile trennende Ausnehmungen mit Dich¬tungen aufweisen. Konstruktiv einfach können diese Ausnehmungen radial zueinander versetztverlaufen. Zwischen diesen Ausnehmungen mit Dichtungen können weitere Ausnehmungenvorgesehen sein, die gemeinsam mit einem Haltemitteln strömungsverbunden sind.
[0015] Ist wenigstens eine erste Ausnehmung eines Auflageflächenanteils getrennt von denanderen Ausnehmungen mit dem Haltemittel strömungsverbunden, dann können beispielswei¬se derart unterschiedliche Ansaugdrücke zwischen Auflage und Substrat eingebracht werden,dass damit ein besonders schonendes Richten des Substrats ermöglicht werden kann. Einvorteilhaftes Planziehen bzw. Ausrichten von Substraten kann sich so selbst bei stark verzöge- nen bzw. verbogenen Substraten ergeben.
[0016] In den Figuren ist beispielsweise der Erfindungsgegenstand anhand mehrerer Ausfüh¬rungsbeispiele dargestellt. Es zeigen [0017] Fig. 1 eine Seitenansicht auf eine erste Vorrichtung mit Substrat in Schnittansicht, [0018] Fig. 2 eine vergrößerte Detailansicht der Fig. 1, [0019] Fig. 3 eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig. 1 ohne Substrat und [0020] Fig. 4 eine abgerissene Schnittansicht einer weiteren Vorrichtung zum Halten eines
Substrats.
[0021] Die beispielsweise nach Fig. 1 dargestellte Vorrichtung 1 weist eine Auflage 2 auf, dieeine Auflagefläche 3 für ein flächiges Substrat 4 insbesondere einen eWLB ausbildet. Wie nachFig. 1 erkannt werden kann, ist das Substrat 4 sphärisch verbogen und berührt daher nur teil¬weise die Auflagefläche 3. Um nun das Substrat 4 an der Vorrichtung zu befestigen bzw. diesesin eine gewünschte Erstreckung zu bringen, weist die Auflage 2 Ausnehmungen 5 auf, die einerUnterdruckleitung 13 von ansonsten nicht näher dargestellten Haltemitteln zu Erzeugung vonUnterdrück strömungsverbunden sind. Damit kann das Substrat 4 an die Auflagefläche 3 ange¬saugt und befestigt werden, wodurch auch eine eventuell vom Soll abweichende Form desSubstrats 4 an den Verlauf der Auflagefläche 3 angepasst wird. Um jedoch auch vergleichswei¬se starke sphärische Verbiegungen (konkave und/oder konvexe Ausbildung) aufnehmen, befes¬tigen bzw. planformen zu können, weist die Auflage 2 wenigstens eine zweite Ausnehmung 6mit einer elastischen Dichtung 7 auf. Damit kann ein gasdichter Anschluss der Auflage 2 mitdem Substrat 4 gewährleistet werden, so dass das Substrat 4 mit Hilfe von Unterdrück an dieAuflage 2 angezogen werden kann. Das Besondere an dieser Dichtung 7 ist jedoch, dass dieseDichtung 7 von einer gegenüber dem Rand 8 der zweiten Ausnehmung 6 vorstehenden Lage 9in eine gegenüber dem Rand 8 der zweiten Ausnehmung 6 zurückgezogenen Lage 9 bzw.höchstens mit diesem Rand 8 gleichen Lage 10 bewegbar ausgebildet ist. Die unterschiedli¬chen Lagen 9 und 10 sind insbesondere der Fig. 2 zu entnehmen. Durch diese sich zurückzie¬hende Dichtung 7 können nun Belastungen des Substrats 4 beim Anziehen dieses Substrats 4an die Auflagefläche 3 vernachlässigt werden, was nicht nur eine besonders tolerant gegenüberDurchbiegungen (Bow), Welligkeiten (Warp), abweichende Ebenheiten (Flattness) sowie Di¬ckenabweichungen (Total Thickness Variation) des Substrats arbeitende Vorrichtung schaffen,sondern auch eine vergleichsweise geringe Gefahr an Beschädigungen am Substrat aufweisenkann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich daher insbesondere für vergleichsweisestark verzogene bzw. verbogene Substrate einerseits zu deren sicheren Halterung und ande¬rerseits zu deren Richten auf eine gewünschte geometrische Form.
[0022] Die elastische Dichtung 7 wird beim Anziehen des Substrats 4 an die Auflagefläche 3passiv bewegt, so dass das Substrat 4 die Dichtung 7 elastisch verformt. Auf weitere konstrukti¬ve Maßnahmen zum Zurückziehen der Dichtung 7 kann so verzichtet werden, was eine kosten¬günstige Vorrichtung 1 schaffen kann.
[0023] Gemäß Fig. 3 ist ersichtlich, dass die Dichtung 7 vollständig die Unterdrück aufweisendeAusnehmung 5 der Auflage 2 umfasst. Damit kann ein besonders gasdichter Anschluss zwi¬schen Vorrichtung 1 und Substrat 4 geschaffen werden. Außerdem kann so die Toleranz derVorrichtung 1 gegenüber geometrischen Abweichungen am Substrat 4 noch weiter erhöhtwerden.
[0024] Eine besondere Planheit des befestigten Substrats 4 selbst im Randbereich des Sub¬strats 4 kann geschaffen werden, wenn die Ausnehmung für die Dichtung an ein randseitigesAuflageflächenanteil 11 anschließt. Da die Dichtung dadurch die Auflagefläche 3 in wenigstenszwei Auflageflächenanteile 11 und 12 trennt kann die äußere Auflagefläche 11 auch als Losla¬ger ein Anziehen des Substrats an die Auflagefläche 4 verbessern.
[0025] Die Ausnehmungen 5 und 6 verlaufen konzentrisch. Die Dichtung 7 ist für eine hoheVerformbarkeit als Schlauchdichtung ausgeführt.
[0026] Für größere Substrate 4 kann die Auflage 2 mehrere radial zueinander versetzte Aus¬nehmungen 6 mit Dichtungen 7 aufweisen, was nach Fig. 4 näher dargestellt worden ist.Dadurch können mehrere Auflageflächenanteile 11, 12 und 14 geschaffen werden. Vorteilhaftverlaufen die Ausnehmungen 6, 6‘ radial zueinander versetzt.
[0027] Die Ausnehmungen 5‘ sind über eine eigene Unterdruckleitung 13‘ mit dem Haltemittelströmungsverbunden. Damit können zwischen den Ausnehmungen 6, 6‘ mit Dichtungen 7, 7‘auch Ausnehmungen 5‘, 5 vorgesehen werden, die mit unterschiedlichen Unterdruckverhältnis¬sen beaufschlagbar sind. Ein vergleichsweise schonendes Halten und/oder Richten von Subs¬traten 1 kann damit eingestellt bzw. gewährleistet werden.

Claims (9)

  1. Patentansprüche 1. Vorrichtung zum Halten eines flächigen Substrats (4), insbesondere für einen Waferund/oder eWLB, mit einer für das Substrat (4) eine Auflagefläche (3) ausbildende Auflage (2), die wenigstens eine im Bereich der Auflagefläche (3) für das Substrat (4) vorgeseheneerste Ausnehmung (5) aufweist, und mit wenigstens einem mit dieser Ausnehmung (5)strömungsverbundenen Haltemittel (13) zur Befestigung des Substrats (4) an der Vorrich¬tung (1) mit Hilfe eines zwischen Auflage (2) und Substrat (4) erzeugten Unterdrucks,dadurch gekennzeichnet, dass die Auflage (2) wenigstens eine zweite Ausnehmung (6)mit einer elastischen Dichtung (7) aufweist, die von einer dem Rand (8) der zweiten Aus¬nehmung (6) vorstehenden in eine gegenüber dem Rand (8) der zweiten Ausnehmung (6)zurückgezogenen bzw. höchsten mit diesem übereinstimmenden Lage (9, 10) bewegbarausgebildet ist und die mit der ersten Ausnehmung (5) zum vollflächigen Ansaugen desSubstrats (4) an die Auflage (2) zusammenwirkt.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Dichtung (7)durch das Substrat (4) passiv bewegbar ausgebildet ist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (7) imWesentlichen, bevorzugt vollständig, die Unterdrück aufweisende erste Ausnehmung (5)der Auflage (2) umfasst.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Aus¬nehmung (6) für die Dichtung (7) die Auflagefläche (3) in zwei Auflageflächenanteile (11,12) trennt.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Ausnehmung (6)für die Dichtung (7) an ein randseitiges Auflageflächenanteil (11) anschließt.
  6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigs¬tens eine die Dichtung (7) aufweisende zweite Ausnehmung (6) und mindestens eine mitdem Haltemittel strömungsverbundene erste Ausnehmung (5) konzentrisch verlaufen.
  7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dich¬tung (7) als Schlauchdichtung ausgeführt ist.
  8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufla¬ge (2) mehrere, die Auflage (2) in mehrere Auflageflächenanteile (11, 12, 14) trennendeAusnehmungen (6, 6‘) mit Dichtungen (7, 7‘) aufweist, welche Ausnehmungen (6, 6‘) ins¬besondere radial zueinander versetzt verlaufen.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine ersteAusnehmung (5 bzw. 5‘) eines Auflageflächenanteils (11, 12 oder 14) getrennt von den an¬deren Ausnehmungen (5‘ bzw. 5) mit dem Haltemittel (13) strömungsverbunden ist. Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
ATA969/2011A 2011-07-01 2011-07-01 Vorrichtung zum halten eines flächigen substrats AT511627B1 (de)

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